và Fe0/PMMA
Thí nghiệm đƣợc thực hiện trong điều kiện: Lấy 0,01 gam mẫu xúc tác Fe0 và Fe0/PMMA phản ứng với 6ml MB 10-5m/l đã đƣợc điều chỉnh đến pH thích hợp khoảng 5,6 ÷ 6. Khuấy đều hỗn hợp và đo phổ hấp thụ UV-Vis của dung dịch MB sau 30 phút.
0 1 2 3 300 500 700 900 Bước sóng (nm) C ư ờ ng độ ( au ) MB Fe Chưa bọc Fe bọc
Hình 3.16 Phổ hấp thụ điện tử của dung dịch Xanh metylen đầu là 10-5M/l; MB sau khi bị khử bằng nano Fe0
và MB sau khi bị khử bằng nano Fe0/PMMA
Hiệu suất chuyển hóa MB đƣợc tính dựa vào công thức O
O A -A
H= .100%
A Và đƣợc thể hiện trên bảng 3.5 dƣới đây
Fe0 Fe0/PMMA
Hiệu suất xử lý MB (%)
89.76 96
Bảng 3.5 Hiệu suất phân hủy Xanh metylen của Fe0
và Fe0/PMMA
Dựa vào phổ hấp thụ MB trong hình 3.16, chúng ta thấy rằng: rõ ràng là dƣới tác dụng của Fe0, cƣờng độ pic MB ở khoảng 664 nm giảm đi gần 90% (so sánh đƣờng màu xanh da trời và màu hồng), còn các pic đặc trƣng của nhân thơm và các bƣớc chuyển điện tử trong vùng tử ngoại mất dần. Đặc biệt, trong trƣờng hợp khi dùng nano Fe0 ở dạng đã bọc bằng polyme hữu cơ thích hợp, chúng ta không còn quan sát thấy bất kỳ dải hấp thụ nào trên đƣờng màu xanh lá cây. Điều này chứng tỏ MB đã bị mất mầu hoàn toàn và các thành phần hữu cơ có dải hấp thụ trong vùng tử ngoại cũng bị phân hủy. Nhƣ vậy, có thể cho rằng phân tử MB đã bị chuyển hoá nhanh chóng dƣới tác dụng của nano sắt Fe0
nghiệm cho thấy hạt Fe0
đã đƣợc bọc có hoạt tính cao hơn hệ chƣa bọc. :
- .
.
Về cơ chế làm mất màu và phân huỷ nhân thơm của MB có thể đƣợc diễn giải theo cơ chế đã đƣợc đăng tải trong nhiều tài liệu theo những sơ đồ sau:
1.Cơ chế phân huỷ nhân thơm [2]
2.Cơ chế phân huỷ nhóm mang mầu (-N=N-) [4]:
Những kết quả ban đầu này đã định hình cho chúng tôi những nghiên cứu trong tƣơng lai về nano Fe0
và bọc hạt nano Fe0 bằng polyme hữu cơ cũng nhƣ hoạt tính của chúng.
KẾT LUẬN
1) Đã chế tạo đƣợc hạt nano sắt hóa trị 0 (Fe0) bằng phƣơng pháp hóa học. Kích thƣớc hạt Fe0
đạt 22-30nm, diện tích bề mặt riêng BET = 34.1484 m2/g; kích thƣớc lỗ xốp hấp phụ và giải hấp phụ lần lƣợt là 24.0992 nm và 19.5858 nm. 2) Đã tìm đƣợc điều kiện tối ƣu cho qui trình chế tạo hạt nano Fe0
: pH dung dịch phản ứng bằng 8, nồng độ tiền chất FeCl3 =0.7M, tỷ lệ NaBH4/FeCl3=6/4.
3) Đã xây dựng đƣợc các điều kiện tối ƣu để bọc hệ Fe0
trong dung môi hữu cơ PMAA. pH dung dịch phản ứng bằng 8, nồng độ tiền chất FeCl3 =0.7M, tỷ lệ NaBH4/FeCl3=6/4, tỉ lệ PMAA/Fe = 1/30. Hạt đã bọc có kích thƣớc 42- 50nm.
4) Bƣớc đầu đánh giá đƣợc khả năng khử mầu và chuyển hóa hợp chất chứa nhân thơm khi sử dụng Fe0
thông qua phản ứng phân huỷ Xanh metylen. Hiệu suất phân huỷ Xanh metylen đối với Fe0
và Fe0/PMAA lần lƣợt là 89,76 và 96%. Hệ Fe0
/PMAA bền vững trong nhiều tháng và cho hoạt tính xúc tác cao hơn hẳn so với hạt Fe0 chƣa bọc.
5) Những kết quả nhận đƣợc là cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo nhằm ứng dụng trong công nghệ làm sạch môi trƣờng nƣớc và đất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt :
1. Cao Thế Hà (2006), “Giáo trình Công nghệ Môi trƣờng đại cƣơng”
2. Lê Văn Khoa (2004) “Khoa học Môi trƣờng”, Nhà xuất bản Giáo dục
3. http://luanvan.net.vn/luan-van/de-tai-qua-trinh-sinh-hoc-ky-khi-63923/
Tiếng Anh
4. Bruce I. Dvorak, Sharon O. Skipton (2008) “Drinking water treatment : Reverse Osmosis” – Water Management Drinking, University of Nebraska - Lincoln Extension, Institute of Agriculture and Natural Resources
5. J. Schoeman, and A. Steyn (2003) “Nitrate removal with reverse osmosis in a rural area in South Africa” - Desalination, Volume 155, Issue 1, pp 15-26
6. Fred Bergsrud, Bruce Seelig, Russell Derickson “Reverse Osmosis” ,
Treatment systems for household water supplies
7. Kuen-Song Lin, Ni-Bin Chang, Tien-Deng Chuang (2008) “Fine structure characterization of zero-valent iron nanoparticles for decontamination of nitrites and nitrates in wastewater and groundwater” – Science and Technology of Advanced Materials , pp 1-9
8. Puls, R.W., Paul, C.J. and Powell, R.M. 1999 The Application of in situ Permeable Reactive (Zero-valent Iron) Barrier Technology for the Remediation of Chromate Contaminated Groundwater: A Field Test,
Applied Geochemistry, 14, 989-1000.
9. Lee T., Lim H., Lee Y. and Park J-W. 2003 Use of Waste Iron Metal for Removal of Cr(VI) from Water, Chemosphere, 53, 479-485.
10. Sivavec, T.J. and Horney, D.P. 1995 Reductive Dechlorination of Chlorinated Ethenes by Iron Metal. Proceedings of the 209th ACS National Meeting, Anaheim, California, April 2-7, 1995.
11. Gillham, R.W. and O’ Hannesin, S.F. 1994 Enhanced Degradation of Halogenated Aliphatics by Zero-valent Iron, Ground Water, 32, 958-967.
12. Matheson, L.J. and Tratnyek, P.G. 1994 Reductive Dehalogenation of Chlorinated Methanes by Iron Metal, Environmental Science and Technology, 28, 2045-2053.
13. KMITL Sci. Tech. J. Vol. 5 No. 3 Jul. Dec. 2005
14. Ling Li, Maohong Fan, Robert C. Brown, J. (Hans) Van Leeuwen, Jianji Wang Wenhua Wang “Synthesis, Properties and Environmental
Applications of Nanoscale iron-based Materials : A review” Critical Reviews in Environmental Science and Technology, pp 405-431
15. Zhang, Wang (1997) “Synthesizing Nanoscale Iron Particles for Rapid and Complete Dechlorination of TCE and PCBs” – Environmental Science and Technology, Vol. 31, No.7
16. Carpenter, E.E. (2001) “Iron nanoparticles as potential magnetic carriers”,
J. Magn. Magn. Mater. 225, 17
17. Li, F., Vipulanandan, C., Mohanty, K.K. (2003), “Microemulsion and solution approaches to nanoparticle iron production for degradation of trichloroethylene”- Colloid Surf. A: Physicochem. Eng. 223, 103.
18. Zetasizer Nano series technical note, MRK654-01, Malvern Instruments.
19. Frederick R. Eirich, Egon Matijević (1969) Surface and colloid science, John Wiley & Sons
20. J. Lyklema (2005) Fundamentals of Interface and Colloid Science: Particulate colloids, Science.
21. Wei-xian Zhang Nanoscale iron particles for environmental remediation: An overview, Journal of Nanoparticle Research 5: 323–332, 2003.
22. http://www.nanotech.dtu.dk/Research-
mega/Forskningsgrupper/Surface_Engineering/Research/KAIST-Projekt
23. Young-Hun Kim, Won Sik Shin, Seok-Oh Ko and Myung-Chul Kim,
Reduction of aromatic hydrocarbons by zera-valent iron and palladium catalyst, Symposia Papers Presented Before the Division of Environmental Chemistry American Chemical Society, Anaheim, CA March 28 – April 1, 2004